1、电电 工工 学学参考书目参考书目上册上册 秦曾煌秦曾煌下册下册 秦曾煌秦曾煌1.电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律l 重点：重点：第一章第一章 电路的基本概念和分析方法电路的基本概念和分析方法2.电源电源4.节点电压法节点电压法.戴维南定理戴维南定理1.1.1 电路和电路模型电路和电路模型一一.实际电路实际电路1 1.定义定义:（P1P1）2 2.组成组成:电源、负载、中间环节。电源、负载、中间环节。10BASE-T wall plate导线导线电池电池开关开关灯泡灯泡1.1 电路的基本物理量及参考方向电路的基本物理量及参考方向4 4.共性：共性：建立在同一电
2、路理论基础上建立在同一电路理论基础上3 3.作用作用:a 能量的传输与转换；能量的传输与转换；b 传递和处理信号。传递和处理信号。电力电路电力电路电子电路电子电路二二.电路模型电路模型 (circuit model)10BASE-T wall plate导线导线电池电池开关开关灯泡灯泡电路图电路图sRLRsU1 1.电路模型：反映实际电路元件的主要电磁性电路模型：反映实际电路元件的主要电磁性质的理想电路元件及其组合。质的理想电路元件及其组合。2 2.理想电路元件：具有某种确定的电磁性能理想电路元件：具有某种确定的电磁性能的理想元件。的理想元件。理想电阻元件：表示消耗电能的元件。理想电阻元件：表
3、示消耗电能的元件。理想电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量理想电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件。的元件。理想电容元件：表示产生电场，储存电场能量理想电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件。的元件。理想电源元件：表示各种将其它形式的能量转理想电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件。变成电能的元件。3 3.几种基本的理想电路元件：几种基本的理想电路元件：注意：注意：l不同的实际电路元件，在一定条件不同的实际电路元件，在一定条件下可用同一模型表示；下可用同一模型表示；l 同一实际电路元件在不同的应用同一实际电路元件在不同的应用条件下，其模型可以有不同的形式条件下，其模型可以
4、有不同的形式例例三三.集总参数电路集总参数电路满足集总条件的元件构成的电路，称为集总参满足集总条件的元件构成的电路，称为集总参数电路。数电路。集总条件集总条件d注注集总参数电路中集总参数电路中u、i可以是时间的可以是时间的函数，但与空间坐标无关函数，但与空间坐标无关d元件尺寸元件尺寸元件工作的电磁波长元件工作的电磁波长1.1.2 电流和电压的电流和电压的方向方向一一.电流电流(current)dtdqti)(1 1.定义定义1mA=10-3A，1 A=10-6A单位：单位：A（安培）、（安培）、mA、A直流电流直流电流 I ，交流电流，交流电流 i2 2.实际方向实际方向规定正电荷的运动方向为
5、电流的实际方向。规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。二二.电压、电动势电压、电动势1 1.电压电压单位：单位：V（伏特）、（伏特）、KV、mV直流电压直流电压U，交流电压，交流电压udqdwu 定义定义:规定电压的实际方向由高电位指向低电位。规定电压的实际方向由高电位指向低电位。2 2.电动势电动势定义定义:（P3）直流电动势直流电动势E，交流电动势，交流电动势e规定电动势的实际方向由电源负极（低电位）规定电动势的实际方向由电源负极（低电位）指向电源正极（高电位）。指向电源正极（高电位）。如图：元件中电流或电压的实际方向有两种可如图：元件中电流或电压的实际方向有两种可能能:实际方向实际方向A
6、BA实际方向实际方向B三三.电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向(reference direction)1.参考方向的规定参考方向的规定电压和电压和 电流的参考方向是任意指定的。电流的参考方向是任意指定的。2.参考方向的表示参考方向的表示（1）电流参考方向的两种表示：电流参考方向的两种表示：用箭头表示：箭头的指向为用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。电流的参考方向。用双下标表示：如用双下标表示：如 iAB,电流的参考方向由电流的参考方向由A指向指向B。iABiABAB（2）电压参考方向的三种表示方式：）电压参考方向的三种表示方式：用箭头表示用箭头表示 用正负极性表示用正负极性表示 用
7、双下标表示用双下标表示uu+ABuABABAB3.参考方向与实际方向的关系参考方向与实际方向的关系若电压、电流参考方向与实际方向相同，则若电压、电流参考方向与实际方向相同，则u0,i0;若电压、电流参考方向与实际方向若电压、电流参考方向与实际方向相反，则相反，则u0,i0。例例1 1 根据参考方向与电压、电流的正负判断实根据参考方向与电压、电流的正负判断实际方向。际方向。i 0i 参考方向参考方向BA+实际方向实际方向+实际方向实际方向U 0参考方向参考方向U+参考方向参考方向U+0 发出正功率发出正功率 (实际发出实际发出)，是电源。，是电源。p0 吸收正功率吸收正功率 (实际吸收），是负载
8、。实际吸收），是负载。p0 吸收负功率吸收负功率 (实际发出实际发出)，是电源。，是电源。例例3求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功率。求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功率。已知：已知：U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,I3=-1A 564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1解：解：（发出）（发出）WIUP221111 （发出）（发出）WIUP623122 )(（吸收）（吸收）WIUP1628133 （吸收）（吸收）WIUP313366 )()(（发出）（发出）WIUP7)1(7355 （发出）（发出
9、）WIUP41)4(244 注意注意 对一完整的电路，发出的功率消耗的功率对一完整的电路，发出的功率消耗的功率一一.电阻元件电阻元件1.1.定义定义对电流呈现阻力的元件。对电流呈现阻力的元件。iu单位：单位：(欧欧)2.2.伏安特性曲线伏安特性曲线1.2 电阻元件与电源元件电阻元件与电源元件1.2.1 电阻元件电阻元件二二.线性电阻元件线性电阻元件2.2.电路符号电路符号Rui3.3.伏安特性曲线伏安特性曲线1.1.定义定义任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。4.4.功率功率电阻元件总是消耗功率的。电阻元件总是消耗功率的。022 RuRiuip三.欧
10、姆定律欧姆定律u、i 取关联参考方向取关联参考方向iuR Rui+-u、i 取非关联参考方向取非关联参考方向iuRRui+-定义电导定义电导uiRG1单位：单位：S(西门子西门子)1.2.2 电源元件电源元件一一.理想电压源理想电压源iSu+_2.2.电路符号电路符号1.1.定义（定义（P5P5）(1)(1)电压源两端电压由它本身决定。电压源两端电压由它本身决定。(2)(2)通过电压源的电流由电压源及外电路共同决定。通过电压源的电流由电压源及外电路共同决定。例例1Ri-+Su外外电电路路RuiS)(Ri0)(0 Ri电压源不能短路！电压源不能短路！3.3.电压、电流关系电压、电流关系ui)(t
11、uS4.4.伏安特性曲线伏安特性曲线5.5.功率功率iupS 二二.理想电流源理想电流源2.2.电路符号电路符号1.1.定义（定义（P6P6）uSi+_(1)(1)电流源的输出电流由它本身决定。电流源的输出电流由它本身决定。(2)(2)电流源两端电压由电流源及外电路共同决定。电流源两端电压由电流源及外电路共同决定。3.3.电压、电流关系电压、电流关系例例2外外电电路路)(00 Ru)(Ru电流源不能开路！电流源不能开路！Ru-+SiSRiu 4.4.伏安特性曲线伏安特性曲线ui)(tiS5.5.功率功率iupS 1.1.实际电压源模型实际电压源模型i+_u+_usRS（1 1）电路符号电路符号
12、三三.实际电源模型实际电源模型考虑内阻考虑内阻一个好的电压源要求一个好的电压源要求0SRusuiOiRuuSS （2 2）伏安特性曲线伏安特性曲线 实际电压源也不允许短路。实际电压源也不允许短路。2.2.实际电流源模型实际电流源模型考虑内阻考虑内阻Siu+_SRi（1 1）电路符号电路符号 实际电流源也不允许开路。因其内阻大，若开实际电流源也不允许开路。因其内阻大，若开路，电压很高，可能烧毁电源。路，电压很高，可能烧毁电源。SSRuii isuiO（2 2）伏安特性曲线伏安特性曲线一个好的电流源要求一个好的电流源要求 SR例例3计算图示电路各元件的功率。计算图示电路各元件的功率。解解AIIS2
13、 VU5 WUIPSA10522 WIUPSV10255 )(发出发出满足满足：P（发）发）P（吸）吸）+_U+_2A5Vi吸收吸收1.2.3 两种电源模型的等效互换两种电源模型的等效互换一一.等效条件等效条件对外电路等效，即对外电路等效，即RL上的电压、电流相同。上的电压、电流相同。i+_u+_usRSRL图图(a)u+_SR iSiRL图图(b)图图(a)：)(1 sssRuRui 图图(b)：(2)ssRuii （1）（）（2）比较得）比较得sssssRRRui ,二二.互换公式互换公式注意：注意：（1）等效只针对外电路，对内电路不等效；）等效只针对外电路，对内电路不等效；（2）us 和
14、和is方向相反；方向相反；（3）电流源串电阻或电压源，电阻和电压源）电流源串电阻或电压源，电阻和电压源不起作用；电压源并电阻或电流源，电阻和不起作用；电压源并电阻或电流源，电阻和电流源不起作用。电流源不起作用。8A图图(3)6 4 图图(4)4 8A9V图图(1)+_4 3 9V图图(2)+_4 1.3 1.3 电路的基本定律电路的基本定律 几个名词几个名词电路中通过同一电流的分支。电路中通过同一电流的分支。ab+_R1uS1+_uS2R2R3（1 1）支路）支路i3i2i1（2 2）节点（）节点（P8P8）（3 3）回路）回路由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。+_R1uS1+_uS
15、2R2R3123对对平面电路平面电路，其内部不含任何支路的回路称网孔。，其内部不含任何支路的回路称网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔（4 4）网孔）网孔+_R1uS1+_uS2R2R3121.3.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)出出入入 iior 流进的电流进的电流等于流流等于流出的电流出的电流一一.内容内容 0i任一节点任一节点（1）标出各支路电流的参考方向；）标出各支路电流的参考方向；（2）规定流出节点电流为）规定流出节点电流为“+”，流入为，流入为“-”，列，列KCL方程。方程。二二.应用步骤应用步骤例例11i5i4i3i2i054321 i
16、iiii54321iiiii 三三.推广推广 0i任一闭合面任一闭合面1 3 25i6i4i1i3i2i0641 iii例例20542 iii0653 iii三式相加得：三式相加得：0321 iii节点节点1：节点节点2：节点节点3：方法一：方法一：利用推广的利用推广的KCL0321 iii方法二：方法二：四四.适用范围及注意事项适用范围及注意事项线性电路和非线性电路都适用。线性电路和非线性电路都适用。注意两套正负号的使用。注意两套正负号的使用。1.3.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KCL)降降升升 uuor 一一.内容内容 0u任一回路任一回路（1）标出各元件电压的参考方向；）标出各
17、元件电压的参考方向；（2）选定回路绕行方向（顺时针或逆时针），）选定回路绕行方向（顺时针或逆时针），二二.应用步骤应用步骤（3）列）列KVL方程，若电压的参考方向与回路方程，若电压的参考方向与回路绕行方向一致，在方程中取绕行方向一致，在方程中取“+”，否则取，否则取“-”。+US1_+US4_3124U4+U3 U2+US4 U1-US1=0例例3U2U4U1U3abcd回路回路abcda:或或U2+U1+US1=U4+U3+US4列列KVL方程方程三三.推广推广 0u对于假想回路对于假想回路V121345 u+-4V5V1A+-u=?3 abcd回路回路abcda:例例4四四.适用范围适用范
18、围线性电路和非线性电路都适用。线性电路和非线性电路都适用。五五.KCL、KVL小结小结(1)KCL是对支路电流的约束，是对支路电流的约束，KVL是对是对回回路电压的约束。路电压的约束。(2)KCL、KVL与组成与组成电电路的元件性质及参数路的元件性质及参数无关。无关。(3)KCL、KVL只适用于集总参数电路。只适用于集总参数电路。注意两套正负号的使用。注意两套正负号的使用。1.3.3 电位电位二二.电位的定义（电位的定义（P10）三三.电位的计算电位的计算一一.电位参考点（零电位点）电位参考点（零电位点）电位参考点的选取是任意的。电位参考点的选取是任意的。电位参考点的符号：电位参考点的符号：例
19、例5如下图，求如下图，求UA：解：解：V8B UA1415 I1 4 6 5V8V+-+-IABV111AB UV781BABA UUUA523 iA3A2?i335141.V1552010 u2.23 i10520 u V5?u V10+-20V3.A3543 ii+-4V5Vi=?3+10V+-1A-10VI=?10 I14.0)10(10101 IA21 IA31211 II5.4V+-10AU=?2+-3AIA7310 I024 IUV1041442 IU1.5 1.5 线性电路的两个重要定理线性电路的两个重要定理1.51.5.1.1 叠加定理叠加定理一一.定理的内容定理的内容(P13
20、)(P13)二二.几点说明几点说明（1）叠加定理只适用于线性电路。）叠加定理只适用于线性电路。（2）电源单独作用指一个电源作用，其余电）电源单独作用指一个电源作用，其余电源为零源为零电压源为零电压源为零短路。短路。电流源为零电流源为零开路。开路。R1is1R2us2R3us3i2i3+1三个电源共同作用三个电源共同作用R1is1R2R312i3i is1单独作用单独作用=+us2单独作用单独作用R1R2us2R3+13i 2i us3单独作用单独作用R1R2us3R3+12i 3i （3）功率不能叠加）功率不能叠加（4）u和和i叠加时要注意各分量的参考方向。叠加时要注意各分量的参考方向。三三.
21、叠加定理的应用叠加定理的应用例例1求电压求电压U8 12V3A+6 3 2+U8 12V3A+6 3 2+U图图(a)8 12V+6 3 2+U 图图(b)=8 3A6 3 2+U 图图(c)解解V43912 U图图(b):12V电源作用电源作用V6336 )/(U图图(c):3A电源作用电源作用V264 UUU图图(a):两个电源共同作用两个电源共同作用例例2求电流源的电压和发出的功率求电流源的电压和发出的功率10V2AU2 3 3 2=10V2AU2 3 3 2 图图(a)10V2 3 3 2 U 图图(b)2A2 3 3 2 U 图图(c)解解 V8423232.)/()/(UW6132
22、86.P解解V225103510 U图图(b):10V电源作用电源作用图图(c):3A电源作用电源作用图图(a):两个电源共同作用两个电源共同作用V86842.UUU1.51.5.2.2 戴维南定理（戴维南定理（T-T-定理）定理）一一.二端网络二端网络无源无源二端二端网络网络N0IUabIUabeqR二二.定理的内容定理的内容(P15)(P15)有源有源二端二端网络网络NIUabIUab+UOCeqRUOCab+eqR例例1求下图所示的求下图所示的T-等效电路等效电路aI10 10+20Vb+10V+（1）求开路电压）求开路电压UOCAI5.0201020 510/10 eq RV15101
23、050 abOC .UU（2）求等效电阻）求等效电阻eqRa10 10 beqRUOCab+5 15VeqR（3）画出）画出T-等效电路等效电路三三.定理的应用步骤定理的应用步骤(P15)(P15)（1）断开待求支路，求开路电压）断开待求支路，求开路电压UOC（2）将有源二端口网络内部电源全部置零，求）将有源二端口网络内部电源全部置零，求等效电阻等效电阻eqR（3）画出）画出T-等效电路求解等效电路求解电压源参考方向与开路电压参考方向一致电压源参考方向与开路电压参考方向一致注意注意例例2 2计算计算Rx分别为分别为1.2、5.2 时的时的I；IRxab+10V4 6 6 4 解解原电路可等效为
24、原电路可等效为ab+10V4 6 6 4 IRx（1）求开路电压）求开路电压ab+10V4 6 6 4 UOC+V2464641046610OC Uab4 6 6 4 eqR（2）求等效电阻）求等效电阻eqR844664eq./R（3）画出）画出T-等效电路求解等效电路求解aIbUOC+RxeqR当当Rx=1.2 时，时，A33021842eqOC.xRRUI当当Rx=5.2 时，时，A2025842eqOC.xRRUI工程实际中，常常碰到只需研究某一支路的电工程实际中，常常碰到只需研究某一支路的电压、电流或功率的问题。对所研究的支路来说，电压、电流或功率的问题。对所研究的支路来说，电路的其余部分就成为一个有源二端网络，可等效变路的其余部分就成为一个有源二端网络，可等效变换为较简单的含源支路换为较简单的含源支路(电压源与电阻串联电压源与电阻串联),),使分使分析和计算简化。戴维南定理正是给出了等效含源支析和计算简化。戴维南定理正是给出了等效含源支路及其计算方法。路及其计算方法。
